轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)的綜和治理待續(xù)

1、 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)的綜合治理一、工藝流程及設(shè)備簡(jiǎn)況2二、存在的主要問題4三、原因分析及改進(jìn)措施41、主要原因分析42、主要改進(jìn)措施11四、系統(tǒng)的綜合治理12五、改造治理效果13六、后期跟蹤和繼續(xù)研究的問題13一、工藝流程及設(shè)備簡(jiǎn)況鞍鋼一煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)（一次除塵系統(tǒng)）為雙文濕法煙氣凈化系統(tǒng)。冶煉過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)固定煙罩、汽化冷卻煙道降溫后，進(jìn)入一級(jí)文氏管（以下簡(jiǎn)稱“一文”）進(jìn)行降溫和粗除塵，經(jīng)一級(jí)90°彎頭脫水器脫水后，進(jìn)入二級(jí)文氏管（以下簡(jiǎn)稱“二文”）進(jìn)行精除塵，之后煙氣依次進(jìn)入二級(jí)90°彎頭脫水器和折流板脫水器脫水后，進(jìn)行煤氣回收或點(diǎn)火放散。一文和二文所排污

2、水經(jīng)由高架污水流槽流向污環(huán)水處理系統(tǒng)，污水經(jīng)過污環(huán)水處理后重新給一文、二文供水，由此形成一個(gè)循環(huán)水流程。其工藝流程如圖1。圖1 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)工藝流程一文的主要作用是降溫和粗除塵，可使溫度為8001000的煙氣到達(dá)文氏管喉口處時(shí)很快冷卻到7080，除塵效率為95左右；二文的R-D閥是精除塵設(shè)備，除塵精度達(dá)到99.9，因此二文除塵效率可達(dá)99.9%。文氏管降溫除塵原理：煙氣流經(jīng)文氏管的收縮段時(shí)，因截面積逐漸收縮而被加速，高速紊流的煙氣在喉口沖擊由噴嘴噴入的霧狀水幕，使之霧化成更細(xì)小的水滴，細(xì)小的水滴吸收煙氣的熱量而蒸發(fā)成水霧并使煙氣降溫，水霧經(jīng)過喉口后變成大顆粒的含塵液滴，由于污水的密度比煙氣

3、大的多，又經(jīng)過擴(kuò)張段降低了煙氣速度，再經(jīng)過文氏管后面脫水器利用重力、慣性力和離心力的沉降作用，使含塵水滴與煙氣分離，從而達(dá)到凈化煙氣的目的。一文的收縮段外側(cè)安裝有一個(gè)溢流水箱（溢流盆），水箱內(nèi)的水始終保持滿溢狀態(tài)，溢出的水沿著收縮段內(nèi)壁流下形成一層水膜，對(duì)一文收縮段起降溫保護(hù)作用，溢流盆的作用如下：（1）溢流水在文氏管收縮段內(nèi)壁形成一層水膜，從而防止煙塵在管壁上的干濕交界處結(jié)垢造成堵塞；（2） 溢流盆為開口式，一旦發(fā)生爆炸可以泄壓；（3） 調(diào)節(jié)汽化冷卻煙道因熱脹冷縮而引起的設(shè)備位移變形； 文氏管除塵器的除塵過程可分為霧化、凝聚和脫水三個(gè)環(huán)節(jié)。前兩個(gè)環(huán)節(jié)在文氏管內(nèi)進(jìn)行，后一個(gè)環(huán)節(jié)在脫水器內(nèi)完成。

4、收縮段：含塵氣體由煙道進(jìn)入收縮管后流速逐漸增大，在喉口流速達(dá)到最大值。喉口：在喉口處氣體和水分充分接觸，并達(dá)到飽和，塵粒被水濕潤(rùn)，發(fā)生激烈的凝聚。擴(kuò)張段：在擴(kuò)散管內(nèi)，氣流速度減小，壓力回升，以塵粒為凝聚核的凝聚作用形成，凝聚成粒徑較大的含塵水滴，更易于被捕集。二文為可調(diào)喉口矩形斷面文氏管?？烧{(diào)喉口文氏管結(jié)構(gòu)：二文喉口采用帶R-D型調(diào)節(jié)閥的喉口，殼體中間有一個(gè)橢圓形的焊接結(jié)構(gòu)的翻板，翻板轉(zhuǎn)動(dòng)軸貫穿翻板中心軸承座內(nèi)，一端與驅(qū)動(dòng)閥體的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，另一端與開度計(jì)相連；翻板可在與水平夾角30°90°之間轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)喉口開度。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2 二文矩形可調(diào)喉口R-D閥主要除塵設(shè)備

5、：（1） 一級(jí)溢流文氏管溢流盆、收縮段、擴(kuò)張段喉口：900mm、L1050mm，配有120度螺旋噴嘴3個(gè)（2） 二級(jí)R-D閥矩形可調(diào)喉口文氏管矩形R-D閥喉口：截面920×1300mm、L1200mm，兩個(gè)長(zhǎng)邊管壁每邊配有21個(gè)噴水孔，帶有氮?dú)馔ㄡ樖湛s段、擴(kuò)張段（3） 90°彎頭脫水器（兩個(gè)）（4） 折流板脫水器（一個(gè)）二、存在的主要問題一煉鋼廠三座轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)十多年來，為適應(yīng)生產(chǎn)和環(huán)保需要，已對(duì)系統(tǒng)各部進(jìn)行了多次改造，從07年來，系統(tǒng)中問題日益突出，已經(jīng)影響到兄弟廠礦的環(huán)境，引起了公司領(lǐng)導(dǎo)的重視，其問題主要表現(xiàn)在：（1）爐口煙氣外溢嚴(yán)重，污染大氣環(huán)境，嚴(yán)重影響操作環(huán)境及外部環(huán)

6、境，使職工工作環(huán)境惡化，影響職工人員的身心健康和設(shè)備工作環(huán)境；（2）煙氣含塵量大，風(fēng)機(jī)葉輪積灰嚴(yán)重，致使風(fēng)機(jī)葉輪壽命低（葉輪壽命只有7天左右），備件費(fèi)用高；更換葉輪頻繁，造成非計(jì)劃停機(jī)（更換葉輪）時(shí)間長(zhǎng)，影響生產(chǎn)；（3）煤氣回收量低、質(zhì)量差；（4）二次煙箱壽命短，系統(tǒng)經(jīng)常有阻塞現(xiàn)象，煙氣帶水現(xiàn)象嚴(yán)重，管道結(jié)垢嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)、檢修費(fèi)用及能源消耗高。三、原因分析及改進(jìn)措施1、主要原因分析經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)地觀察和分析，對(duì)其主要參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（如表1），從統(tǒng)計(jì)結(jié)果與設(shè)計(jì)值相比，我廠除塵系統(tǒng)各參數(shù)經(jīng)幾年的運(yùn)行，已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，一些值嚴(yán)重偏離了設(shè)計(jì)值，有些偏離的原因現(xiàn)在的點(diǎn)檢人員及管理人員已

7、說不清楚。同時(shí)由于管道結(jié)垢嚴(yán)重，一些計(jì)量?jī)x表顯示結(jié)果也有很大偏差。如5號(hào)爐煙氣流量偏大，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。經(jīng)過多次研討會(huì)，分析其主要原因如下：（1）轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)除塵效率低，主要體現(xiàn)在一文除塵效率低，致使二文除塵壓力過大。表1 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)主要參數(shù)統(tǒng)計(jì)序號(hào)內(nèi)容實(shí)際結(jié)果6月15日設(shè)計(jì)值4D5D6D1每個(gè)爐子煙罩下部距爐口的距離mm4805804705002溢流盆的水量M3/H7511542沒有明確要求3一文噴嘴的水量M3/H135120186155-1804二文噴嘴的水量M3/H148123132150-1705總水量M3/H3583583603506總水量總壓力MPa0.710.590.72

8、0.87一文壓差pa1342135124872500-30008二文壓差pa1501715177134718500-100009機(jī)前負(fù)壓KPa16.316.316.714200-1620010風(fēng)機(jī)流量M3/H53000640005500057400通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀表工程，我們可以很直觀的將一文、二文的除塵效率量化。在一次除塵系統(tǒng)中反映一文、二文除塵效率的主要參數(shù)是一文壓差和二文壓差【即煙塵在一文、二文喉口經(jīng)過濕法除塵后所引起的喉口出口和入口壓力降（差）】。壓力降小，說明除塵效果不好，除塵效率低；而壓力降也不能一味的增大，壓力降太大，將降低風(fēng)機(jī)的吸力，反而會(huì)適的起反；因此，壓力降必須在設(shè)計(jì)

9、許可的范圍內(nèi)最大，才可以即保證了風(fēng)機(jī)的能力，又增大了除塵效率。如表1中所示，一文壓差小，相比原始設(shè)計(jì)值降低了將近一半，而二文壓差均達(dá)到了最大值（儀表最大量程）。通過表1得知原始設(shè)計(jì)要求一文壓差應(yīng)在25003000，目前看三個(gè)爐子遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值，同行業(yè)中一級(jí)文氏管的壓差均在20003000Pa，因此分析我廠的一級(jí)文氏管沒有發(fā)揮粗除塵的主要作用，是我廠除塵效果不好的主要原因。從文氏管的外形尺寸及噴嘴的噴水量上看，與原設(shè)計(jì)沒有太大的區(qū)別；從噴嘴上看，從2003年開始由于污環(huán)水質(zhì)不好，原設(shè)計(jì)的碗形噴嘴經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，后改為了螺旋噴嘴，噴射角度為120°，其位置沒有做任何改變，是一文除塵

10、效率降低的主要原因。用做圖法分析，原噴嘴與后改噴嘴在一級(jí)文氏管內(nèi)噴射角度及效果圖（圖3所示）。圖3 原噴嘴與后改噴嘴在一級(jí)文氏管內(nèi)噴射角度及效果圖比較從圖3可以看出，原噴嘴噴射后反射的交叉點(diǎn)在喉口處，能在喉口處形成水幕，同高速煙氣充分混合。而后改的螺旋噴嘴噴水反射后的交叉點(diǎn)在距喉口上方950mm處。我廠一級(jí)文氏管收縮角度的計(jì)算：上口直徑為：2368 mm下口直徑為：900 mm高度為：3447mm文氏管的收縮角：a=arctg(2368-900)/2/3447= arctg0.213=12°計(jì)算此處的截面面積：半徑增加：950*tga=950* tg12=950* 0.213=202

11、.35mm 此處半徑為：450+202.35=652.35mm則面積為：577.8*577.8*3.14=1.336m3通過此截面煙氣速度：114800/3600/1.336=31.9/1.336=23.9m/s煙氣在此與大量水滴接觸時(shí)，由于沒有達(dá)到最大流速，所以不能很好的結(jié)合。通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在此處水對(duì)煙氣的阻力也比較小，。大量的含塵氣體只能靠二文進(jìn)行精除塵，增加了二文的負(fù)擔(dān)，從統(tǒng)計(jì)表1中可以看出，二文的壓差也是比設(shè)計(jì)值高出很多。為驗(yàn)證我們的分析是否正確，于6月25日利用5#爐定修，對(duì)一文噴嘴位置進(jìn)行下移700mm，其噴射效果如圖4左圖所示，記錄數(shù)據(jù)如下：2009年6月25日，將5#爐一文噴嘴

12、的距離下移700mm。并將5#爐一級(jí)文氏管進(jìn)行清灰，測(cè)量值回到標(biāo)準(zhǔn)值57000。圖4 5#爐一文噴嘴的距離下移700mm噴射效果示意圖計(jì)算此處的截面面積，反射交匯點(diǎn)在距喉口343mm處，可計(jì)算出此處煙氣流速如下：半徑增加：343*tga=343* tg12=343* 0.213=73mm 此處半徑為：450+73=523mm則面積為：523*523*3.14=0.86m3通過此截面煙氣速度：114800/3600/0.86=31.9/0.86=37.1m/s表2 5#爐一文噴嘴位置下移后主要參數(shù)序號(hào)內(nèi)容實(shí)際結(jié)果6月25日設(shè)計(jì)值4D5D6D1溢流盆的水量M3/H71815415-172一文噴嘴的

13、水量M3/H138129150155-1803二文噴嘴的水量M3/H149148156150-1704總水量M3/H358358360305-3505總水量總壓力Mpa0.710.710.670.86一文壓差pa1767207021522500-30007二文壓差pa1492712807133878500-100008機(jī)前負(fù)壓Kpa15.518.316.614200-162009風(fēng)機(jī)流量M3/H55000570005400057400從6月25日改變噴嘴位置后，統(tǒng)計(jì)其主要參數(shù)如表2所示，可以看出一文壓差增大500Pa，二文壓差在R-D閥開度沒變的情況下，壓差下降2500Pa，下降幅度較大，說明

14、一文除塵能力在增強(qiáng)，在二文前煙氣含塵量在減少。同樣的流速下，系統(tǒng)阻力也相對(duì)減少。因此，噴嘴下移是有效的，同我們的分析及理論是相符的。我們又嘗試改變噴嘴噴射角度來進(jìn)行試驗(yàn)，通過作圖法可以看出，在700mm位置下90°噴嘴噴射效果比較理想，如圖4右圖所示。（2）二文矩形可調(diào)喉口R-D閥是精除塵設(shè)備，除塵精度高達(dá)99.9，因此其各項(xiàng)精度必需達(dá)到要求。長(zhǎng)期以來我廠的R-D閥翻板開度不合理，沒有明確規(guī)定其開度，致使煙氣量極難控制；且R-D閥通針長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)作，致使噴水孔堵塞，供水量不足，導(dǎo)致二文除塵效率低。下面對(duì)R-D閥進(jìn)行進(jìn)一步的分析。計(jì)算R-D閥翻板在不同開度時(shí)的煙氣流速： 90度時(shí)，如圖5

15、左圖所示，測(cè)得翻板與側(cè)壁間最小距離為：209.5mm有效面積為：209.5*1300*2=544700氣體流速為：108500/3600/0.5447=55 m/s55度時(shí), 如圖5右圖，測(cè)得翻板與側(cè)壁間最小距離為99.4 mm有效面積為：99.4*1300*2=258440氣體流速為：108500/3600/0.258=116.6 m/s 57度時(shí)，如圖6左圖所示，測(cè)得翻板與側(cè)壁間最小距離為108.8mm有效面積為：108.8*1300*2=282880氣體流速為：108500/3600/0.283=106.5 m/s 62度時(shí)，如圖6右圖所示，測(cè)得翻板與側(cè)壁間最小距離為134.7mm有效面

16、積為：134.7*1300*2=350220氣體流速為：108500/3600/0.35=86 m/s65度時(shí)，如圖7左圖所示，測(cè)得翻板與側(cè)壁間最小距離為147.5mm有效面積為：147.5*1300*2=383500氣體流速為：108500/3600/0.3835=78.5 m/s67度時(shí)，如圖7右圖所示，測(cè)得翻板與側(cè)壁間最小距離為159mm有效面積為：159*1300*2=413400氣體流速為：108500/3600/0.4134=73 m/s根據(jù)計(jì)算結(jié)果，為保持煙氣在R-D閥喉口流速較大，以得到較大的除塵效率，宜將R-D閥定位在5562度。由于R-D閥是精除塵設(shè)備，除塵效率能達(dá)到99.

17、9%，因此其各項(xiàng)精度必需達(dá)到要求。按設(shè)計(jì)要求，R-D閥通針每爐要?jiǎng)幼饕淮?，保持足夠水量。圖5 R-D閥翻板開度90度和55度時(shí)示意圖圖6 R-D閥翻板開度57度和62度時(shí)示意圖圖7 R-D閥翻板開度65度和67度時(shí)示意圖（3）除一文噴嘴和二文R-D閥喉口外，90°彎頭脫水器（兩個(gè)）和折流板脫水器也是文氏管除塵器的關(guān)鍵部位。90°彎頭脫水器的阻力損失為400Pa左右，其脫水效率為9095。而折流板脫水器起到精脫水的作用，其阻力損失較大，達(dá)到500Pa，折流板脫水器是通過各層擋板的阻擋作用，從而使氣水分離的一種脫水器，其工作原理（圖8右圖為折流板脫水器工作原理圖）為：當(dāng)含塵液滴

18、的氣體通過脫水裝置時(shí)，液滴傾向于沿原來運(yùn)動(dòng)方向前進(jìn)，和第一層擋板碰撞而被捕集；通過第一層擋板后，氣流分成“干區(qū)”和“濕區(qū)”，也有一些很小的液滴被蝸流帶進(jìn)“干區(qū)”。上層板和下層板的間距可以減少氣流阻力而損害效率，如間距加大較大，則阻力進(jìn)一步稍有減少，而脫水效率也略有下降。圖8 折流板脫水器示意圖和工作原理圖長(zhǎng)期以來，由于折流板脫水器結(jié)垢嚴(yán)重，尤其是在折流板脫水器的導(dǎo)流槽部位結(jié)垢嚴(yán)重，清理難度較大，沒有及時(shí)清理，致使折流板脫水器的精脫水作用沒有發(fā)揮出來，導(dǎo)致煙氣帶水嚴(yán)重。前期我們已經(jīng)對(duì)折流板脫水器進(jìn)行了改造，在折流板脫水器上部開方孔，并用法蘭孔蓋封閉，便于對(duì)折流板脫水器的導(dǎo)流槽部位進(jìn)行清垢工作，解

19、決了煙氣帶水嚴(yán)重的問題。（4）煙氣凈化系統(tǒng)主要設(shè)備及管道結(jié)垢嚴(yán)重（也是除塵效率低的后果），致使系統(tǒng)阻力大，無形中降低了除塵風(fēng)機(jī)的能力。如表3為煙氣凈化系統(tǒng)各部煙氣流量、壓力、溫度的原始設(shè)計(jì)參數(shù)。表3 煙氣凈化系統(tǒng)各部煙氣流量、壓力、溫度的原始設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目煤氣流量（工況）(m3/h)煤氣溫度()煤氣壓力(Pa)阻力損失(Pa)爐口1600±2040余熱鍋爐出口257000950300一級(jí)固定文氏管入口25700095025003000出口11480072一級(jí)彎頭脫水器11480072400二級(jí)RD文氏管入口11480072850010000出口10850065二級(jí)彎頭脫水器108500

20、65400折流板脫水器10850065500文丘里流量計(jì)10670063400機(jī)前入口調(diào)節(jié)閥及管道106700631200D1850風(fēng)機(jī)入口10710063出口1071001500風(fēng)機(jī)全壓107740從表3可以得出主要的阻力損失有90°彎頭脫水器（兩個(gè)）、一個(gè)折流板脫水器、文丘里流量計(jì)、機(jī)前入口調(diào)節(jié)閥及系統(tǒng)管道。除此之外，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)機(jī)殼結(jié)垢嚴(yán)重對(duì)風(fēng)機(jī)的能力有很大的影響。2、主要改進(jìn)措施體現(xiàn)一文、二文除塵效率的主要參數(shù)是一文壓差和二文壓差，而決定一文壓差和二文壓差的主要因素如下：風(fēng)機(jī)吸力、R-D閥開度 煙氣流量 煙氣流速水泵 、噴嘴是否暢通 供水量 一文壓差噴嘴類型、位置、

21、布置 煙塵、水滴混合凝聚 風(fēng)機(jī)吸力、R-D閥開度 煙氣流量 煙氣流速 水泵、R-D閥通針定期清理 供水量 二文壓差通過對(duì)我廠影響除塵效率的原因分析以及影響一文壓差、二文壓差的主要因素的分析，主要對(duì)煙氣凈化系統(tǒng)從煙氣流速、供水量、一文噴嘴的位置、系統(tǒng)主要設(shè)備（R-D閥、折流板脫水器及系統(tǒng)管道）以及污環(huán)供水管道等幾方面進(jìn)行了以下的改進(jìn)措施：（1）將三座轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)的一文噴嘴下延700mm，將120°噴嘴改為90°噴嘴，使煙塵和水滴基本在喉口處匯集結(jié)合，以增大一文壓差，提高一文除塵效率。（2）通過5、6爐年修，調(diào)整一文與余熱鍋爐對(duì)中度、溢流盆水平度，增大總水量；下調(diào)溢流盆水量

22、，增大一文、二文水量，提高一文、二文除塵效率。（3）規(guī)定R-D閥翻板開度在5562度之間，以得到較大的煙氣流速；并且R-D閥通針定期（8小時(shí)）動(dòng)作一次，人工轉(zhuǎn)動(dòng)通針，保持噴嘴暢通，保證二文水量。（4）定期（每次定修）高壓清洗折流板脫水器、文丘里流量計(jì)、風(fēng)機(jī)機(jī)殼、污環(huán)供水管道，減小系統(tǒng)阻力，保證風(fēng)機(jī)吸力和總水量。四、系統(tǒng)的綜合治理綜合煙氣凈化系統(tǒng)以及和煙氣凈化系統(tǒng)密切相關(guān)的各個(gè)系統(tǒng)，包括一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、二次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、煤氣回收系統(tǒng)和污環(huán)水處理系統(tǒng)，綜合調(diào)整各部參數(shù)，提高除塵效率，提高綜合效益。（1）在保證一次除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)電流不超過允許最大值的情況下，提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、增大風(fēng)機(jī)吸力，并且可以盡量開大R-D閥開度，以提高煙氣量，這樣可以同時(shí)提高一文和二文的除塵效率。（2）供水量方面，在考慮水泵能力和污環(huán)水處理能力的情況下，增大供水量，以提高水氣比；并定期對(duì)污環(huán)供水管道、一文噴嘴、R-D閥進(jìn)行高壓清洗和清泥，保持足夠的水量，以提高除塵效率。（3）從降低一次除塵系統(tǒng)各部位（不包括一文、二文喉口）的阻力損失來考慮，主要的阻力損失有兩個(gè)90°彎頭脫水器、一個(gè)折流板脫水器、文